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WO2008145425A1 - Steuergerät eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Steuergerät eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2008145425A1
WO2008145425A1 PCT/EP2008/053044 EP2008053044W WO2008145425A1 WO 2008145425 A1 WO2008145425 A1 WO 2008145425A1 EP 2008053044 W EP2008053044 W EP 2008053044W WO 2008145425 A1 WO2008145425 A1 WO 2008145425A1
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WO
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plastic substrate
doping
electrical
control device
thermally conductive
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2008/053044
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Werner
Armin Lachenmaier
Andre Lischeck
Udo Schulz
Thomas Proepper
Stephan Dieke
Heinrich Barth
Udo Hennel
Manfred Kirschner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP08717788A priority patent/EP2156713B1/de
Priority to JP2010509759A priority patent/JP2010528481A/ja
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    • H05K2203/173—Adding connections between adjacent pads or conductors, e.g. for modifying or repairing

Definitions

  • the invention relates to a control unit of a motor vehicle, preferably engine control unit of the motor vehicle, with at least one plastic substrate, which is associated with at least one electrically conductive and / or thermally conductive element.
  • the invention relates to a method for producing a plastic substrate for a control unit of a motor vehicle
  • Known control devices of motor vehicles generally have a plastic substrate to which an electrically conductive and / or thermally conductive element, such as an electrical conductor track or a cooling element is assigned.
  • the element In today's assembly of such control devices, the element is usually fixed by the application of the so-called SMT (Surface Mounted Technology) on the surface of the plastic substrate. In this case, the element is screwed, glued or clamped, for example, to the plastic substrate.
  • SMT Surface Mounted Technology
  • the plastic substrate has at least partially an electrically conductive and / or thermally conductive, the element-forming doping.
  • the non-conductive plastic substrate is thus provided in regions with a doping, the electrically and / or is thermally conductive and forms the element.
  • the electrically and / or thermally conductive element is (co-) formed by the actually non-conductive substrate itself, whereby, among other things, a particularly space-saving arrangement is possible.
  • the plastic substrate takes over the mechanical fixation of the element as well as the protection for the element against external influences. The element is then, so to speak ummoldet of the substrate or housed. Due to the advantageous embodiment, the control unit is thus designed to be particularly stable and resistant.
  • the doping can be injected into the plastic substrate in the liquid / viscous state of the plastic substrate in order to place it in a targeted manner.
  • the doping forms an electrical and / or thermal connection.
  • at least one electrical / electronic and / or thermal component which is contacted via the electrical and / or thermal connection formed by the doping, is arranged in and / or on the plastic substrate.
  • the connection is advantageously produced by local melting by means of at least one laser beam and / or by means of at least one directed electrical and / or magnetic at least local field.
  • the laser beam for example, a local melting of the plastic substrate can be achieved, which leads to the flow of the conductive doping to an electrically conductive connection, which can bridge a long distance in the plastic substrate.
  • the plastic substrate has a foam-like structure, at least in the region of the doping.
  • the connection can also be a compound created by selective pressure on the plastic substrate in the region of the doping, the plastic substrate being compressed locally to the extent that a conductive connection, be it thermal and / or electrical, is produced.
  • the plastic substrate is at least locally liquefied or viscous.
  • the electrically conductive and / or thermally conductive element has at least one separation point by laser cutting.
  • the electrically and / or thermally conductive connection has a separation point created by laser cutting.
  • the plastic substrate is designed such that all possible connections between the components exist.
  • the doping forms an electrical and / or thermal component of a plug connection.
  • the plastic substrate for this purpose has at least one projection and / or at least one recess, wherein the doping in the region of the projection or the recess is arranged such that it comes into contact with a plug connected to the connector, so that the electrical and / or thermally conductive connector arises.
  • the doping expediently ranges partially to the surface of the plastic substrate.
  • the doping forms, for example, an electrically conductive contact pin for insertion into a corresponding contact pin receptacle of a plug.
  • the plastic substrate advantageously has a plurality of protruding contact pins, which are provided with the doping or different dopings and preferably additionally have, in regions, a metallized surface for better contacting. If a sharp geometric demarcation of conductive (doped) and non-conductive plastic substrate is desired, it is conceivable that the contact pins or the contact pin of doped, ie electrically conductive Substrate in intended shots of the undoped, so non-conductive substrate and possibly additionally to glue and / or to weld.
  • the direct / one-piece design of the contact pin or the contact pins with the plastic substrate has the advantage that a tight connection to the plastic substrate is obtained. This plays a role in particular when the plastic substrate is advantageously designed as a housing or housing part of the control unit.
  • the doping forms at least one region of an electrical component, in particular an electrical resistance, a capacitor and / or an electromagnetic shield.
  • the preferred layered arrangement of a plurality of conductive dopants in the non-conductive plastic substrate forms a capacitor, wherein the different dopants each form a capacitor electrode.
  • doping introduced into the plastic substrate during vaporization or melting by direct or indirect heat input, for example by means of a laser beam, in the surrounding plastic substrate can achieve a microstructural or structural change and thus determine, for example, the dielectric properties of the capacitor.
  • the doping is preferably formed in layers.
  • the plastic substrate surrounding the conductor track is foamed at least locally to achieve advantageous propagation properties ("low k” substrate), in particular on HDR (high data rate) lines
  • the conductivity, permeability and permittivity can be influenced by appropriate selection of the material of the plastic substrate and / or the doping and the orientation and design of the doping in the plastic substrate
  • Plastic substrate provided with at least one Störseke and / or a low-impedance absorption circuit to electromagnetic interference outside a plastic substrate associated GmbHun to absorb gspatented.
  • the interference sink and / or the absorption circuit are embedded as a conductive structure ("patch antennas") in a specifically modified, in particular doped, material environment of the plastic substrate with suitable local conductivity, permeability, and permittivity, which is at least one patch structure in the plastic substrate advantageously with discrete passive and / or active discrete electronic components to an electronic
  • the plastic substrate forms at least one housing part of the control device, wherein it is preferably provided with a doping with a certain permeability and permittivity to electromagnetic interference emissions in certain wavelength ranges and
  • the doping forms at least one cooling element.
  • the doping is expediently formed as a thermally conductive thermal bridge and realized by local injection and / or alignment in the plastic substrate.
  • the thermally conductive doping for example by means of a laser beam, melted in order to achieve a local increase in the thermal conductivity. By this increase arise practically local so-called thermal vias or -lnlays.
  • the doping forming the cooling element is arranged and aligned in the plastic substrate such that heat is transported outwards from the interior of the plastic substrate.
  • a coating with metal powder such as, for example, a thermoplastic-based dispersion with carbon iron powder, is provided on the surface of the substrate in order to improve the heat radiation behavior.
  • the doping of electrically conductive and / or thermally conductive particles and / or fibers is formed.
  • the doping of round, rod-shaped and / or differently shaped metal particles or fibers such as filled with copper fibers polyamides or nanotubes (smallest tube) of carbon (carbon), formed.
  • the particles and / or fibers are aligned and / or displaced by at least locally viscous / liquid plastic substrate by applying an electromagnetic field and / or by gravity.
  • the inventive method provides that the plastic substrate is at least partially doped for the formation of an electrically conductive and / or thermally conductive structure. As a result, electrical and / or thermally conductive elements can be formed in the plastic substrate.
  • the plastic substrate or the doping for forming the structure by melting direct or indirect heat, for example by means of a laser beam, melted. Wherein the melting of the doping can lead to a connection being created or destroyed.
  • the plastic substrate is advantageously produced foam-like at least in the region of the doping.
  • the doping to form the structure is aligned in at least locally liquid state of the plastic substrate by means of an at least local electrical and / or magnetic field.
  • the doping is aligned and / or shaped, for example by melting, to form an electrical and / or thermal connection, an electrical and / or thermal component of a plug connection, at least one region of an electrical component, in particular an electrical component Resistance, one
  • Condenser and / or an electromagnetic shield, and / or forms a cooling element Condenser and / or an electromagnetic shield, and / or forms a cooling element.
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of an advantageous plastic substrate with an electrical connection
  • FIGS. 2A and 2B show a second exemplary embodiment of a favorable plastic substrate with an electrical connection
  • FIGS. 4A to 4C show an exemplary embodiment of a favorable plastic substrate with a plug connection
  • FIG. 5 shows an embodiment of an advantageous
  • FIG. 6 shows an embodiment of an advantageous plastic substrate with a layered doping for
  • FIG. 7 shows an embodiment of an advantageous
  • FIG. 1A shows, in a schematic illustration, an exemplary embodiment of an advantageous plastic substrate 1 of an engine control unit of a motor vehicle, not shown here.
  • the plastic substrate 1 a plurality of electronic components 2 to 5 are arranged or ummoldet of the plastic substrate 1 / housed.
  • Each of the electronic components 2 to 5 has two electrical contacts 6, 7 or 8, 9 or 10, 11 and 12, 13, wherein in each case an electrical contact 6 to 13 of a component 2 to 5 is opposite to an electrical contact 6 to 13 of an adjacent electronic component.
  • the plastic substrate 1 has a plurality of regions which are provided with an electrically conductive doping 14, 15 and 16.
  • the respective doping 14, 15, 16 consists of metal fibers 17 which are dislocated in the plastic substrate 1.
  • the dopants 14 to 16 are each arranged in the region between two opposing electrical contacts 6 to 13. Depending on the density of the doping 14 to 16 no or a more or less pronounced electrical connection between the opposite electrical contacts 6 to 13 is ensured. In the production of the present plastic substrate 1, the dopants 14 to 16 are injected, for example in the still liquid / viscous state of the plastic substrate 1 in the corresponding areas.
  • FIG. 1B shows the plastic substrate 1 of FIG. 1A, wherein the doping 16 between the electronic components 3 and 5 is concentrated and / or aligned by means of an externally applied magnetic field 18, so that the particles 17 form an electrically conductive element, namely an electrically conductive connection form from the electrical contact 9 of the electronic component 3 to the electrical contact 10 of the electronic component 5.
  • the plastic substrate 1 is advantageously still in the viscous or liquid state.
  • the metal fibers 17 are aligned and ensures that the electrical connection is made only between the electronic components 3 and 5 and the remaining dopants 15 and 14 are not affected.
  • the plastic substrate 1 it is also conceivable for the plastic substrate 1 to be local in the region of the doping 16 liquefy and then align the doping 16 by means of an electric and / or magnetic field.
  • the plastic substrate 1 shown in FIGS. 1A and 1B or the method for establishing the electrical connection between the electronic components 3 and 5, as shown in FIGS. 1A and 1B, makes it possible to produce a multiplicity of similar plastic substrates, wherein the desired electrical components Connections are made individually in a simple way. As a result, a high number of variants based on similar basic substrates is easy and inexpensive to produce.
  • plastic substrate 1 in the region of one of the dopings 14, 15 or 16 so far by selective pressure that a conductive electrical connection between at least two of the electronic components 2 to 5 arises.
  • plastic substrate is expediently in a particular locally liquid or viscous state.
  • FIGS. 2A and 2B show a further possibility for establishing an electrical connection between the two electronic components 4 and 5 from the preceding figures in a schematically illustrated embodiment.
  • the electronic components 4 and 5 are arranged on the bottom region of the plastic substrate 1, with their electrical contacts 11, 12, as described above, opposite each other.
  • FIG. 2A shows the doping 15, which is formed by metal particles and / or fibers, in the unoriented or disoriented state.
  • the plastic substrate 1 and the doping 15 in the region of the doping 15 are advantageously melted by heat input, for example by means of a laser beam. In this case, the doping 15 flows in the bottom region due to the force of gravity together to form an electrical connection 19.
  • the plastic substrate 1 is foam-like at least locally in the region of the doping 15.
  • Figures 3A to 3C show the plastic substrate 1 in a further advantageous embodiment.
  • Figure 3A shows the plastic substrate 1 in the initial state with the electronic components 4 and 5, the opposite electrical contacts 12 and 11 via a means of
  • the electrical connection 20 may have been created by applying an electromagnetic field in the viscous state of the plastic substrate 1.
  • the plastic substrate 1 all possible electrical or thermal connections between the electronic components (2 to 5) arranged in the plastic substrate 1 are produced in this exemplary embodiment.
  • undesired connections 20 as shown in FIGS. 3B and 3C are separated.
  • FIG. 3B shows the plastic substrate 1 from FIG. 3A, wherein the electrical connection 20 has been vaporized by local heat input, for example by means of a laser beam, and thus the electronic components 4 and 5 have been electrically separated from one another.
  • FIG. 3C shows the plastic substrate 1 from FIG. 3A with a separate connection 20, the connection 20 having been melted in contrast to the embodiment shown in FIG. 3B.
  • the plastic substrate is advantageously formed foam-like, in particular in the region of the compound 20.
  • FIGS. 1 shows the plastic substrate 1 from FIG. 3A with a separate connection 20, the connection 20 having been melted in contrast to the embodiment shown in FIG. 3B.
  • the plastic substrate is advantageously formed foam-like, in particular in the region of the compound 20.
  • FIGS. 4A to 4C show, in one exemplary embodiment, a section of the plastic substrate 1, which has not been shown so far.
  • the area shown is formed as part of a plug connection 21.
  • the plastic substrate 1 at a free end 22 on an open-edged recess 23, into which a pin-shaped projection 24 which is integrally formed with the plastic substrate 1, projects such that a plugged into the recess 23 plug element can be pushed onto the projection 24 ,
  • the plastic substrate 1 has an electrically conductive doping 25.
  • the electrically conductive doping 25 is formed concentrated in the region of the projection 24 such that the projection 24 acts as an electrical contact pin 26 (or electrically conductive component 26).
  • the surface of the contact pin 26 is provided with a metallization 27 in order to ensure a good electrical contact.
  • the contact pin 26 can be connected to electronic components of the plastic substrate 1, in particular as described above.
  • a projection 24 provided with a doping 25 is formed, but a contact pin receptacle surrounded by a doping with a plastic substrate.
  • Plastic substrate 1 inserted and advantageously glued or welded therein. It is also conceivable to fasten the plastic substrate 27 forming the contact pin 26 in the plastic substrate 1 by means of mechanical pressing or latching solutions.
  • FIG. 4C shows the contact pin 26 formed by the plastic substrate 27, which is inserted into the receptacle 28 of the plastic substrate 1.
  • a conductor 45 On the opposite side of the recess 23 of the contact pin 26, the latter is in a receptacle 29 a conductor 45, which is also formed or arranged in the plastic substrate 1.
  • FIG. 5 shows, in a further exemplary embodiment, a further, not yet shown, section of the plastic substrate 1.
  • the illustrated region of the plastic substrate 1 has an integrated capacitor 30, which is formed by a layered doping.
  • Capacitors 31 are each formed by a respectively arranged and aligned doping 31 or 32, wherein the dopings 31, 32, as described above, can be arranged and aligned.
  • the dielectric property of the plastic substrate 1 in the region between the capacitor plates different capacitance values can likewise be realized.
  • Different technologies can be used to change the dielectric.
  • a certain polarization can be achieved by stretching and / or stretching the plastic substrate.
  • a laser beam for example, a physical and / or chemical structure and / or structure change in the plastic substrate 1 and / or the doping 31, 32 can be achieved.
  • FIG. 6 shows, in a further exemplary embodiment, a schematic illustration of the plastic substrate 1 which has a plurality of mutually differently doped layers 33, 34 and 35. Furthermore, runs through the plastic substrate 1, in particular a multi-core data cable 36, which is shown here only simplified.
  • the different layers 33 to 35 have different conductivity, permeability and permittivity, which is achieved by a corresponding doping, in particular with respect to orientation, design and material.
  • the signal integrity of the data cable 36 is significantly improved, in particular with respect to the line wave resistance (real and imaginary part).
  • the signal integrity with regard to reflection, crosstalk, shielding attenuation, emission and -einstrahlfestmaschine and / or ESD protection electrical
  • the plastic substrate is foamed in the vicinity of the data cable 36 in order to achieve advantageous propagation properties ("low-k” substrate), in particular on HDR (High Data Rate) lines broadband high frequency filters or shields, for example, to build signal masses (36).
  • low-k substrate in particular on HDR (High Data Rate) lines broadband high frequency filters or shields, for example, to build signal masses (36).
  • the plastic substrate 1 shows, in a last exemplary embodiment, the plastic substrate 1 with a cooling element 38 formed by a doping 37.
  • the doping 37 is formed by thermally conductive particles 39 which have been aligned by means of an electric and / or magnetic field such that heat from the interior, is transported in particular from the electronic component 2 to the outside.
  • the plastic substrate 1 has on its outside a plurality of cooling fins 40 forming projections 41, which are also provided with the doping 37.
  • the particles 39 can be melted, for example by means of a laser beam, in order to achieve local accumulations of thermally conductive particles 39. This compression creates local thermal vias or thermal inlays.
  • the cooling fins 40 are provided with a metal powder coating 42 in order to improve the heat radiation behavior.
  • the doping 37 thus forms both the cooling element 38 and a thermally conductive connection 43 of, for example, an electronic component arranged in the plastic substrate 1 to the outside.
  • the plastic substrate 1 is formed as a housing part 44 of the engine control unit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Kunststoffsubstrat, dem mindestens ein elektrisch leitfähiges und/oder thermisch leitfähiges Element zugeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass das Kunststoffsubstrat (1) zumindest bereichsweise mindestens eine elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige, das Element bildende Dotierung (16, 17) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffsubstrats, für ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, insbesondere wie es oben beschrieben wurde. Es ist vorgesehen, dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise für die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Struktur dotiert wird.

Description

Beschreibung
Titel Steuergerät eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Kunststoffsubstrat, dem mindestens ein elektrisch leitfähiges und/oder thermisch leitfähiges Element zugeordnet ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffsubstrats für ein Steuergerät eines Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Bekannte Steuergeräte von Kraftfahrzeugen weisen in der Regel ein Kunststoffsubstrat auf, dem ein elektrisch leitfähiges und/oder thermisch leitfähiges Element, wie zum Beispiel elektrische Leiterbahn oder ein Kühlelement zugeordnet ist. Bei der heutigen Montage derartiger Steuergeräte wird das Element in der Regel durch die Anwendung der sogenannten SMT- Technik (Surface Mounted Technique = Oberflächenmontage) auf der Oberfläche des Kunststoffsubstrats befestigt. Dabei wird das Element beispielsweise an dem Kunststoffsubstrat verschraubt, verklebt oder verklemmt. Dies führt zu einer Vielzahl von notwendigen Montageschritten zur Fertigung eines derartigen, bekannten Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus sind kompliziertere Schaltungen nur mit einem hohen Montage- und Konstruktionsaufwand realisierbar.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige, das Element bildende Dotierung aufweist. Das nicht leitfähige Kunststoffsubstrat ist also bereichsweise mit einer Dotierung versehen, die elektrisch und/oder thermisch leitfähig ist und das Element bildet. Dadurch wird das elektrisch und/oder thermisch leitfähige Element von dem eigentlich nicht leitfähigen Substrat selbst (mit-)gebildet, wodurch, unter Anderem, eine besonders bauraumsparende Anordnung möglich ist. Darüber hinaus ist es möglich, das Element überall in oder an dem Kunststoffsubstrat anzuordnen, wodurch komplexe Verschaltungen einfach realisierbar sind. Das Kunststoffsubstrat übernimmt die mechanische Fixierung des Elements sowie den Schutz für das Element vor äußeren Einwirkungen. Das Element ist dann sozusagen von dem Substrat ummoldet beziehungsweise eingehaust. Durch die vorteilhafte Ausbildung ist das Steuergerät somit besonders stabil und beständig ausgebildet. Die Dotierung kann beispielsweise im flüssigen/viskosen Zustand des Kunststoffsubstrats in das Kunststoffsubstrat injiziert werden, um es gezielt zu platzieren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bildet die Dotierung eine elektrische und/oder thermische Verbindung. Vorteilhafterweise ist in und/oder an dem Kunststoffsubstrat mindestens ein elektrisches/elektronisches und/oder thermisches Bauteil angeordnet, welches über die von der Dotierung gebildeten elektrischen und oder thermischen Verbindung kontaktiert wird. Die Verbindung wird vorteilhafterweise durch lokales Aufschmelzen mittels mindestens eines Laserstrahls und/oder mittels mindestens eines gerichteten elektrischen und/oder magnetischen zumindest lokalen Feldes hergestellt. Mittels des Laserstrahls kann zum Beispiel ein lokales Aufschmelzen des Kunststoffsubstrats erreicht werden, das zum Fliessen der leitfähigen Dotierung zu einer elektrisch leitfähigen Verbindung führt, die eine weite Strecke in dem Kunststoffsubstrat überbrücken kann. Vorteilhafterweise weist das Kunststoffsubstrat dazu zumindest im Bereich der Dotierung eine schaumartige Struktur auf. Auch ist es denkbar lokal einen flüssigen/viskosen Zustand des Kunststoffsubstrats herzuführen, in dem durch ein gerichtetes elektrisches und/oder magnetisches Feld die elektrische und/oder thermische Verbindung hergestellt wird. Auch kann die Verbindung eine durch punktuellen Druck auf das Kunststoffsubstrat im Bereich der Dotierung erstellte Verbindung sein, wobei das Kunststoffsubstrat lokal soweit zusammengedrückt wird, dass eine leitfähige Verbindung, sei es thermisch und/oder elektrisch, hergestellt wird. Vorteilhafterweise ist auch dazu das Kunststoffsubstrat zumindest lokal verflüssigt oder viskos.
Vorteilhafterweise weist das elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige Element durch Laserschnitt mindestens eine Trennstelle auf. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die elektrisch und/oder thermisch leitfähige Verbindung eine durch Laserschnitt erstellte Trennstelle aufweist. Hierbei ist es denkbar ein Kunststoffsubstrat bereitzustellen, dem mehrere elektrische und/oder thermische Bauteile zugeordnet sind, welche über mehrere vorteilhafte elektrische und/oder thermische Verbindungen miteinander in Kontakt stehen. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat derart gestaltet, dass sämtliche mögliche Verbindungen zwischen den Bauteilen bestehen. Durch Laserschnitt kann hierbei durch Durchtrennen von zumindest einer der bestehenden Verbindungen eine gewünschte Verschaltung der Bauteile miteinander erstellt werden. Für die spätere Anwendung müssen also nur die nicht gewünschten Verbindungen getrennt werden, wobei dies auf einfache Art und Weise wie oben beschrieben geschehen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bildet die Dotierung ein elektrisches und/oder thermisches Bauelement einer Steckverbindung. Vorteilhafterweise weist das Kunststoffsubstrat dazu mindestens einen Vorsprung und/oder mindestens eine Aussparung auf, wobei die Dotierung im Bereich des Vorsprungs beziehungsweise der Aussparung derart angeordnet ist, dass sie mit einem mit der Steckverbindung verbundenen Stecker in Kontakt tritt, so dass die elektrische und/oder thermisch leitfähige Steckverbindung entsteht. Dazu reicht die Dotierung zweckmäßigerweise bereichsweise bis an die Oberfläche des Kunststoffsubstrats. Die Dotierung bildet beispielsweise einen elektrisch leitenden Kontaktstift zum Einstecken in eine entsprechende Kontaktstiftaufnahme eines Steckers. Das Kunststoffsubstrat weist vorteilhafterweise mehrere abstehende Kontaktstifte auf, die mit der Dotierung oder unterschiedlichen Dotierungen versehen sind und bevorzugt zusätzlich bereichsweise eine metallisierte Oberfläche zur besseren Kontaktierung aufweisen. Ist eine scharfe geometrische Abgrenzung von leitfähigem (dotiertem) und nicht leitfähigem Kunststoffsubstrat gewünscht, so ist es denkbar, die Kontaktstifte oder den Kontaktstift aus dotiertem, also elektrisch leitfähigem Substrat in vorgesehene Aufnahmen des undotierten, also nicht leitfähigen Substrats einzustecken und eventuell zusätzlich zu verkleben und/oder zu verschweißen. Die direkte/einstückige Ausbildung des Kontaktstiftes beziehungsweise der Kontaktstifte mit dem Kunststoffsubstrat hat den Vorteil, dass eine dichte Verbindung zu dem Kunststoffsubstrat erhalten wird. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn das Kunststoffsubstrat vorteilhafterweise als Gehäuse oder Gehäuseteil des Steuergeräts ausgebildet ist.
Ferner ist vorgesehen, dass die Dotierung zumindest einen Bereich eines elektrischen Bauelements, insbesondere eines elektrischen Widerstands, eines Kondensators und/oder einer elektromagnetischen Abschirmung bildet. Die bevorzugte schichtweise Anordnung mehrerer leitfähiger Dotierung in dem nicht leitfähigen Kunststoffsubstrat bildet einen Kondensator, wobei die unterschiedlichen Dotierungen jeweils eine Kondensatorelektrode bilden. Durch Veränderung der dielektrischen Eigenschaften des (Kunststoff-)Substratmatehals zwischen den Dotierungen/Kondensatorplatten sind unterschiedliche Kapazitätswerte realisierbar. Bei bestimmten Materialien für das Kunststoffsubstrat kann eine Veränderung des Dielektrikums beispielsweise eine Streckung und/oder Dehnung des Kunststoffsubstrats zu einer Polarisation führen. Diese kann auch mittels eines Laserstrahls erreicht werden. Dieser führt lokal zu einer physikalischen und/oder chemischen Gefüge- oder Strukturänderung in dem Kunststoffsubstrat. Alternativ kann eine in das Kunststoffsubstrat eingebrachte Dotierung beim Verdampfen oder Aufschmelzen durch direkten oder indirekten Wärmeeintrag, wie zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, in dem umgebenden Kunststoffsubstrat eine Gefüge- oder Strukturänderung erreichen und damit zum Beispiel die dielektrischen Eigenschaften des Kondensators bestimmen. Vorteilhafterweise ist die Dotierung im Bereich einer durch das Kunststoffsubstrat verlaufenden elektrischen Leiterbahn/Verbindung, angeordnet, um mit einer räumlich veränderlichen, lokalen und gegebenenfalls auch anisotropen Ausbreitungskonstante den
Leitungswellen-Widerstand (Real- und Imaginärteil) gezielt beeinflussen und die Signalintegrität der Leiterbahn, insbesondere hinsichtlich Reflektion, Übersprechen, Schirmdämpfung, Störaussendung- und -einstrahlfestigkeit sowie elektrostatischer Entladungen (ESD = electro static discharge) zu verbessern. Bevorzugt ist dazu die Dotierung schichtartig ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das die Leiterbahn umgebende Kunststoffsubstrat zumindest lokal aufgeschäumt zur Erzielung vorteilhafter Ausbreitungseigenschaften („low k"-Substrat), insbesondere auf HDR (High Data Rate)-Leitungen. Vorteilhafterweise bildet die Dotierung einen breitbandigen Hochfrequenzfilter beziehungsweise eine Abschirmung zum Beispiel gegenüber Signalmassen, durch eine Schichtstruktur aus dotierten Substratschichten verschiedener Leitfähigkeit, Permeabilität und Permittivität. Die Leitfähigkeit, Permeabilität und Permittivität lässt sich durch entsprechende Materialauswahl des Kunststoffsubstrats und/oder der Dotierung und der Ausrichtung und Gestaltgebung der Dotierung in dem Kunststoffsubstrat beeinflussen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kunststoffsubstrat mit mindestens einer Störsenke und/oder einem impedanzarmen Saugkreis versehen, um elektromagnetische Störstrahlung außerhalb einer dem Kunststoffsubstrat zugeordneten Schaltungsstruktur zu absorbieren. Die Störsenke und/oder der Saugkreis sind als leitfähige Struktur („Patch-Antennen") in einer gezielt veränderten, insbesondere durch Dotierung veränderten Materialumgebung des Kunststoffsubstrats mit geeigneter lokaler Leitfähigkeit, Permeabilität und Permittivität eingelassen. Die mindestens eine Patch-Struktur in dem Kunststoffsubstrat ist vorteilhafterweise mit diskreten passiven und/oder aktiven diskreten elektronischen Bauelementen zu einer elektronischen
Schaltung verbunden, um das Schirmungs- und Dämpfungsverhalten vorteilhaft auslegen zu können. Vorteilhafterweise bildet das Kunststoffsubstrat zumindest einen Gehäuseteil des Steuergeräts, wobei es bevorzugt mit einer Dotierung mit bestimmter Permeabilität und Permittivität versehen ist, um in bestimmten Wellenlängenbereichen elektromagnetische Störaussendungen und
Störeinstrahlungen durch Absorption zu vermindern sowie elektromagnetische Gehäuseresonanzen und parasitäre induktive und kapazitive Kopplungen elektrischer Leiterbahnen des Steuergeräts zu vermeiden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Dotierung mindestens ein Kühlelement bildet. Dazu ist die Dotierung zweckmäßigerweise als thermisch leitfähige Wärmebrücke ausgebildet und durch lokales Injizieren und/oder Ausrichten im Kunststoffsubstrat realisiert. Vorteilhafterweise wird die thermisch leitfähige Dotierung, zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen, um eine lokale Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zu erreichen. Durch diese Erhöhung entstehen praktisch lokale sogenannte Thermal-Vias oder -lnlays. Vorteilhafterweise ist die das Kühlelement bildende Dotierung derart im Kunststoffsubstrat angeordnet und ausgerichtet, dass Wärme vom Inneren des Kunststoffsubstrats nach außen transportiert wird. Bevorzugt ist an der Oberfläche des Substrats zusätzlich eine Beschichtung mit Metallpulver, wie zum Beispiel eine thermoplastisch basierte Dispersionen mit Kohlenstoffeisenpuder, vorgesehen, um das Wärmeabstrahlverhalten zu verbessern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dotierung von elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Partikeln und/oder Fasern gebildet.
Vorteilhafterweise ist die Dotierung von runden, stabförmigen und/oder anders geformten Metallpartikeln beziehungsweise -Fasern, wie zum Beispiel mit Kupferfasern gefüllte Polyamide oder auch Nanotubes (kleinste Röhrchen) aus Carbon (Kohlenstoff), gebildet.
Vorteilhafterweise sind die Partikel und/oder Fasern bei zumindest lokal viskosem/flüssigen Kunststoffsubstrat durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes und/oder durch Gravitation ausgerichtet und/oder verlagert.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise für die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Struktur dotiert wird. Dadurch lassen sich in dem Kunststoffsubstrat elektrische und/oder thermisch leitfähige Elemente bilden.
Bevorzugt wird das Kunststoffsubstrat beziehungsweise die Dotierung zum Bilden der Struktur durch direkten oder indirekten Wärmeeintrag, zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen. Wobei das Aufschmelzen der Dotierung dazu führen kann, dass eine Verbindung erstellt oder zerstört wird. Das Kunststoffsubstrat wird vorteilhafterweise zumindest im Bereich der Dotierung schaumartig hergestellt.
Vorteilhafterweise wird die Dotierung zur Bildung der Struktur in zumindest lokal flüssigem Zustand des Kunststoffsubstrats mittels eines zumindest lokalen elektrischen und/oder magnetischen Feldes ausgerichtet. Schließlich ist vorgesehen, dass die Dotierung derart ausgerichtet und/oder, beispielsweise durch Aufschmelzen, geformt wird, dass sie eine elektrische und/oder thermische Verbindung, ein elektrisches und/oder thermisches Bauelement einer Steckverbindung, zumindest einen Bereich eines elektrischen Bauelements, insbesondere eines elektrischen Widerstands, eines
Kondensators und/oder einer elektromagnetischen Abschirmung, und/oder ein Kühlelement bildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Figuren 1A und 1 B ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Kunststoffsubstrats mit einer elektrischen Verbindung,
Figuren 2A und 2B ein zweites Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes Kunststoffsubstrat mit einer elektrischen Verbindung,
Figuren 3A bis 3C ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat mit einer getrennten Verbindung,
Figuren 4A bis 4C ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes Kunststoffsubstrat mit einer Steckverbindung,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat mit einem integrierten Kondensator,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Kunststoffsubstrats mit einer schichtweisen Dotierung zur
Verbesserung der Signalintegrität und
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes
Kunststoffsubstrat mit einem integrierten Kühlelement. Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1A zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes Kunststoffsubstrat 1 eines hier nicht näher dargestellten Motorsteuergeräts eines Kraftfahrzeugs. In dem Kunststoffsubstrat 1 sind mehrere Elektronikbauteile 2 bis 5 angeordnet beziehungsweise von dem Kunststoffsubstrat 1 ummoldet/eingehaust. Jedes der Elektronikbauteile 2 bis 5 weist zwei elektrische Kontakte 6, 7 beziehungsweise 8, 9 beziehungsweise 10, 11 beziehungsweise 12, 13 auf, wobei jeweils ein elektrischer Kontakt 6 bis13 eines Bauteils 2 bis 5 einem elektrischen Kontakt 6 bis13 eines benachbarten Elektronikbauteils gegenüberliegt. Weiterhin weist das Kunststoffsubstrat 1 mehrere Bereiche auf, die mit einer elektrisch leitfähigen Dotierung 14, 15 und 16 versehen sind. Die jeweilige Dotierung 14, 15, 16 besteht aus als Metallfasern 17, die orientierungslos in dem Kunststoffsubstrat 1 liegen. Die Dotierungen 14 bis 16 sind dabei jeweils im Bereich zwischen zwei gegenüberliegenden elektrischen Kontakten 6 bis 13 angeordnet. Je nach Dichte der Dotierung 14 bis 16 ist keine oder eine mehr oder weniger stark ausgeprägte elektrische Verbindung zwischen den gegenüberliegenden elektrischen Kontakten 6 bis 13 gewährleistet. Bei der Herstellung des vorliegenden Kunststoffsubstrats 1 werden die Dotierungen 14 bis 16 beispielsweise im noch flüssigen/viskosen Zustand des Kunststoffsubstrats 1 in die entsprechenden Bereiche injiziert.
Die Figur 1 B zeigt das Kunststoffsubstrat 1 der Figur 1A, wobei die Dotierung 16 zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5 mittels eines extern angelegten magnetischen Felds 18 konzentriert und/oder ausgerichtet wird, sodass die Partikel 17 ein elektrisch leitfähiges Element, nämlich eine elektrisch leitfähige Verbindung von dem elektrischen Kontakt 9 des Elektronikbauteils 3 zu dem elektrischen Kontakt 10 des Elektronikbauteils 5 bilden. Das Kunststoffsubstrat 1 befindet sich dabei vorteilhafterweise noch im viskosen beziehungsweise flüssigen Zustand. Durch das lokal gerichtete magnetische Feld 18 werden die Metallfasern 17 ausgerichtet und gewährleistet, dass die elektrische Verbindung nur zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5 erstellt wird und die übrigen Dotierungen 15 und 14 nicht beeinträchtigt werden. Alternativ dazu ist es auch denkbar, das Kunststoffsubstrat 1 lokal im Bereich der Dotierung 16 zu verflüssigen und dann mittels eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes die Dotierung 16 auszurichten.
Durch das in den Figuren 1A und 1 B dargestellte Kunststoffsubstrat 1 beziehungsweise das Verfahren zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Elektronikbauteilen 3 und 5, wie in den Figuren 1A und 1 B dargestellt, ermöglicht das Erstellen von einer Vielzahl gleichartiger Kunststoffsubstrate, wobei die gewünschten elektrischen Verbindungen individuell auf einfache Art und Weise hergestellt werden. Dadurch ist eine hohe Variantenvielfalt auf Basis von gleichartigen Grund-Substraten einfach und kostengünstig herstellbar.
Alternativ zu dem Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18 ist es auch möglich, durch punktuellen Druck das Kunststoffsubstrat 1 im Bereich einer der Dotierungen 14, 15 oder 16 derart weit zusammenzudrücken, dass eine leitfähige elektrische Verbindung zwischen zumindest zwei der Elektronikbauteile 2 bis 5 entsteht. Wobei sich das Kunststoffsubstrat dazu zweckmäßigerweise in einem insbesondere lokal flüssigen oder viskosen Zustand befindet.
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine weitere Möglichkeit zum Erstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den zwei Elektronikbauteilen 4 und 5 aus den vorhergehenden Figuren in einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Elektronikbauteile 4 und 5 sind am Bodenbereich des Kunststoffsubstrats 1 angeordnet, wobei sich ihre elektrischen Kontakte 11 , 12, wie oben beschrieben, gegenüberliegen. Die Figur 2A zeigt die Dotierung 15, die von Metallpartikeln und/oder -Fasern gebildet wird, im nicht ausgerichteten beziehungsweise orientierungslosen Zustand. Um eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Elektronikbauteile 4 und 5 herzustellen, wird vorteilhafterweise das Kunststoffsubstrat 1 sowie die Dotierung 15 im Bereich der Dotierung 15 durch Wärmeeintrag, beispielsweise mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen. Dabei fließt die Dotierung 15 im Bodenbereich aufgrund der wirkenden Schwerkraft zusammen zu einer elektrischen Verbindung 19. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat 1 zumindest lokal im Bereich der Dotierung 15 schaumartig ausgebildet. Die Figuren 3A bis 3C zeigen das Kunststoffsubstrat 1 in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel. Figur 3A zeigt das Kunststoffsubstrat 1 im Ausgangszustand mit den Elektronikbauteilen 4 und 5, deren sich gegenüberliegende elektrische Kontakte 12 und 11 über eine mittels der
Dotierung 15 erstellten elektrischen Verbindung 20 miteinander verbunden sind. Die elektrische Verbindung 20 kann dabei durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes im viskosen Zustand des Kunststoffsubstrats 1 erstellt worden sein. Bei der Herstellung des Kunststoffsubstrats 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel sämtliche möglichen elektrischen oder thermischen Verbindungen zwischen den im Kunststoffsubstrat 1 angeordneten Elektronikbauteilen (2 bis 5) hergestellt. Um eine gewünschte Verschaltung zu erhalten, werden unerwünschte Verbindungen 20, wie in den Figuren 3B und 3C dargestellt, getrennt.
Die Figur 3B zeigt das Kunststoffsubstrat 1 aus der Figur 3A, wobei die elektrische Verbindung 20 durch lokalen Wärmeeintrag, beispielsweise mittels eines Laserstrahls, verdampft und somit die Elektronikbauteile 4 und 5 elektrisch voneinander getrennt wurden.
Die Figur 3C zeigt das Kunststoffsubstrat 1 aus der Figur 3A mit einer getrennten Verbindung 20, wobei hier im Gegensatz zu dem in der Figur 3B dargestellten Ausführungsbeispiel die Verbindung 20 aufgeschmolzen ist. Um das lokale Verdampfen oder Aufschmelzen der Verbindung zu erleichtern, ist das Kunststoffsubstrat vorteilhafterweise insbesondere im Bereich der Verbindung 20 schaumartig ausgebildet. Alternativ zu den in den Figuren 3B und 3C dargestellten Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, die elektrische Verbindung 20 in zumindest lokal flüssigem/viskosem Zustand des Kunststoffsubstrates durch ein entsprechend gerichtetes elektrisches und/oder magnetisches Feld zu trennen. Natürlich ist es auch möglich, im flüssigen/viskosen Zustand des gesamten Kunststoffsubstrats 1 die elektrische Verbindung 20 durch ein lokal gerichtetes elektrisches und/oder magnetisches Feld zu trennen. Die Figuren 4A bis 4C zeigen in einem Ausführungsbeispiel einen bisher nicht dargestellten Abschnitt des Kunststoffsubstrats 1. Der dargestellte Bereich ist als ein Teil einer Steckverbindung 21 ausgebildet. Dazu weist das Kunststoffsubstrat 1 an einem freien Ende 22 eine randoffene Aussparung 23 auf, in die ein stiftförmiger Vorsprung 24, der einstückig mit dem Kunststoffsubstrat 1 ausgebildet ist, derart hineinragt, dass ein in die Aussparung 23 eingestecktes Steckelement auf den Vorsprung 24 aufgeschoben werden kann. Im Bereich des Vorsprungs 24 weist das Kunststoffsubstrat 1 eine elektrisch leitfähige Dotierung 25 auf. Die elektrisch leitfähige Dotierung 25 ist derart konzentriert in dem Bereich des Vorsprungs 24 ausgebildet, dass der Vorsprung 24 als elektrischer Kontaktstift 26 (beziehungsweise elektrisch leitfähiges Bauelement 26) wirkt. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des Kontaktstifts 26 mit einer Metallisierung 27 versehen, um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Durch eine entsprechende Ausbildung und/oder Ausrichtung der Dotierung 25 kann der Kontaktstift 26 mit Elektronikbauteilen des Kunststoffsubstrats 1 , insbesondere wie oben beschrieben, verbunden werden. In einer alternativen Ausführungsform der Steckverbindung 21 , die hier nicht dargestellt ist, ist nicht ein mit einer Dotierung 25 versehener Vorsprung 24, sondern eine von einer Dotierung mit Kunststoffsubstrat umgebene Kontaktstiftaufnahme ausgebildet.
Um eine scharfe Abgrenzung zwischen dem leitfähigen, also dotiertem Bereich 25 des Kunststoffsubstrats 1 und dem nicht leitfähigen Bereich des Kunststoffsubstrats 1 zu erreichen, ist es denkbar, wie in der Figur 4B dargestellt, den Kontaktstift 26 aus dotiertem, elektrisch leitfähigem Kunststoffsubstrat 27 zu bilden, das in eine vorgesehene Aussparung 28 des nicht leitfähigen
Kunststoffsubstrats 1 eingesteckt und vorteilhafterweise darin verklebt oder verschweißt ist. Ebenfalls ist es denkbar, das den Kontaktstift 26 bildende Kunststoffsubstrat 27 mittels mechanischen Press- oder Einrastlösungen in dem Kunststoffsubstrat 1 zu befestigen.
Die Figur 4C zeigt dazu den von dem Kunststoffsubstrat 27 gebildeten Kontaktstift 26, der in die Aufnahme 28 des Kunststoffsubstrats 1 eingesteckt ist. Auf der der Aussparung 23 gegenüberliegenden Seite des Kontaktstifts 26 liegt letzterer in einer Aufnahme 29 einer Leiterbahn 45 ein, die ebenfalls in dem Kunststoffsubstrat 1 ausgebildet beziehungsweise angeordnet ist. Die Figur 5 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen weiteren, bisher nicht dargestellten Abschnitt des Kunststoffsubstrats 1. Der dargestellte Bereich des Kunststoffsubstrats 1 weist einen integrierten Kondensator 30 auf, der von einer schichtweisen Dotierung gebildet ist. Die Kondensatorplatten des
Kondensators 31 werden dabei von jeweils einer entsprechend angeordneten und ausgerichteten Dotierung 31 beziehungsweise 32 gebildet, wobei die Dotierungen 31 , 32, wie oben beschrieben, angeordnet und ausgerichtet werden können. Durch Veränderung der dielektrischen Eigenschaft des Kunststoffsubstrats 1 im Bereich zwischen den Kondensatorplatten sind ebenfalls unterschiedliche Kapazitätswerte realisierbar. Dabei können zur Veränderung des Dielektrikums unterschiedliche Technologien verwendet werden. Zum einen kann durch Streckung und/oder Dehnung des Kunststoffsubstrats eine bestimmte Polarisation erreicht werden. Mittels eines Laserstrahls kann beispielsweise auch eine physikalische und/oder chemische Gefüge- und/oder Strukturänderung in dem Kunststoffsubstrat 1 und/oder der Dotierung 31 , 32 erreicht werden.
Die Figur 6 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung das Kunststoffsubstrat 1 , welches mehrere aneinanderliegende unterschiedlich dotierte Schichten 33, 34 und 35 aufweist. Weiterhin verläuft durch das Kunststoffsubstrat 1 ein insbesondere mehradriges Datenkabel 36, das hier nur vereinfacht dargestellt ist. Die unterschiedlichen Schichten 33 bis 35 weisen unterschiedliche Leitfähigkeit, Permeabilität und Permittivität auf, die durch eine entsprechende Dotierung, insbesondere in Bezug auf Ausrichtung, Gestaltgebung und Material, erreicht wird. Hierdurch wird die Signalintegrität des Datenkabels 36 erheblich verbessert, insbesondere in Bezug auf den Leitungswellen-Widerstand (Real- und Imaginärteil). Insbesondere wird die Signalintegrität hinsichtlich Reflektion, Übersprechen, Schirmdämpfung, Störaussendung- und -einstrahlfestigkeit und/oder ESD-Schutz (Elektro-
Statische-Entladungen) verbessert. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat in der Umgebung des Datenkabels 36 aufgeschäumt ausgebildet, um vorteilhafte Ausbreitungseigenschaften („low-k" Substrat) insbesondere auf HDR (High Data Rate)-Leitungen zu erreichen. Mittels der in der Figur 6 dargestellten Ausbildung des Kunststoffsubstrats 1 lassen sich breitbandige Hochfrequenzfilter beziehungsweise Schirmungen, zum Beispiel gegenüber Signalmassen (36) aufbauen.
Die Figur 7 zeigt in einem letzten Ausführungsbeispiel das Kunststoffsubstrat 1 mit einem von einer Dotierung 37 gebildeten Kühlelement 38. Die Dotierung 37 ist von thermisch leitfähigen Partikeln 39 gebildet, die mittels eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes derart ausgerichtet wurden, dass Wärme vom Inneren, insbesondere von dem Elektronikbauteil 2 nach außen transportiert wird. Das Kunststoffsubstrat 1 weist an seiner Außenseite mehrere Kühlrippen 40 bildende Vorsprünge 41 auf, die ebenfalls mit der Dotierung 37 versehen sind. Um eine verstärkte Wärmeabfuhr zu erreichen, können die Partikel 39 beispielsweise mittels eines Laserstrahls aufgeschmolzen werden, um lokale Anhäufungen thermisch leitfähiger Partikel 39 zu erreichen. Durch diese Verdichtung entstehen lokale Thermal-Vias oder Thermal-Inlays. Vorteilhafterweise sind die Kühlrippen 40 mit einer Metallpulverbeschichtung 42 versehen, um das Wärmeabstrahlverhalten zu verbessern. Die Dotierung 37 bildet hierbei also sowohl das Kühlelement 38 als auch eine thermisch leitfähige Verbindung 43 von zum Beispiel einem im Kunststoffsubstrat 1 angeordneten Elektronikbauteil nach außen. Vorteilhafterweise ist das Kunststoffsubstrat 1 als Gehäuseteil 44 des Motorsteuergeräts ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Kunststoffsubstrat, dem mindestens ein elektrisch leitfähiges und/oder thermisch leitfähiges
Element zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffsubstrat (1 ) zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige, das Element (19,20,26,30,31 ,32,38,43) bildende Dotierung (14,15,16,25,37) aufweist.
2. Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (14,15,16,25,37) eine elektrische und/oder thermische Verbindung (19,20,43) bildet.
3. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige und/oder thermisch leitfähige Element (20) durch Laserschnitt mindestens eine Trennstelle aufweist.
4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (25) ein elektrisches und/oder thermisches Bauelement (26) einer Steckverbindung (21 ) bildet.
5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (14,15,16,25,37) zumindest einen
Bereich eines elektrischen Bauelements, insbesondere eines elektrischen Widerstands, eines Kondensators (30) und/oder einer elektromagnetischen Abschirmung, bildet.
6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (37) ein Kühlelement (38) bildet.
7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung (14,15,16,25,37) von elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Partikeln (39) und/oder Fasern (17) gebildet ist.
8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (39) und/oder Fasern (17) bei nicht ausgehärtetem Kunststoffsubstrat (1 ) durch Anlegen eines elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldes (18) und/oder durch Gravitation ausgerichtet und/oder verlagert werden.
9. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffsubstrat (1 ) zumindest als Gehäuseteil (44) des Steuergeräts ausgebildet ist.
10.Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffsubstrats für ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffsubstrat zumindest bereichsweise für die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen und/oder thermisch leitfähigen Struktur dotiert wird.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Bildung oder Trennung der elektrischen und/oder leitfähigen Struktur das Kunststoffsubstrat lokal, insbesondere im Bereich der Dotierung aufgeschmolzen wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Struktur das Kunststoffsubstrat im viskosen/flüssigen Zustand mit einem lokalen gerichteten elektrischen und/oder magnetischen Feld beaufschlagt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Struktur das Kunststoffsubstrat im lokal viskosen/flüssigen Zustand mit einem gerichteten elektrischen und/oder magnetischen Feld beaufschlagt wird.
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